PEAK IPEH-002220 Benutzerhandbuch

6-Kanal-CAN-FD-Router mit I/O und

Datenlogger

Benutzerhandbuch

PCAN-Router Pro FD

Dokumentversion 1.2.1 (2020-03-19)

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

2

Berücksichtigte Produkte

Produktbezeichnung

Ausführung Artikelnummer

PCAN-Router Pro FD

IPEH-002220

PCAN® ist eine eingetragene Marke der PEAK-System Technik GmbH. Eclipse® ist

eine Marke der Eclipse Foundation, Inc. BroadR-Reach®

ist eine Marke der Broadcom

Corporation. CANopen® und CiA® sind eingetragene Gemeinschaftsmarken des

CAN in Automation e.V.

Alle anderen in diesem Dokument erwähnten Produktnamen können Marken oder

eingetragene Marken der jeweiligen Eigentümer sein. Diese sind nicht ausdrücklich

durch „™“ und „®“ gekennzeichnet.

Die Vervielfältigung (Kopie, Druck oder in anderer Form) sowie die elektronische

Verbreitung dieses Dokuments ist nur mit ausdrücklicher, schriftlicher Genehmigung

der PEAK-System Technik GmbH erlaubt. Die PEAK-System Technik GmbH behält

sich das Recht zur Änderung technischer Daten ohne vorherige Ankündigung vor. Es

gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen sowie die Bestimmungen der

PEAK-System Technik GmbH

Otto-Röhm-Straße 69

64293 Darmstadt

Deutschland

Telefon: +49 (0)6151 8173-20

Telefax: +49 (0)6151 8173-29

www.peak-system.com

info@peak-system.com

Dok

umentversion 1.2.1 (2020-03-19)

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

3

Inhalt

1 Einleitung 5

1.1 Eigenschaften im Überblick 5

1.2 Voraussetzungen für den Betrieb 7

1.3 Lieferumfang 7

2 Anschlüsse 8

2.1 Spannungsversorgung (Power) 9

2.2 CAN über D-Sub-Steckverbinder 10

2.3 Ein- und Ausgänge (I/O) 10

2.4 Status-LEDs 11

2.5 USB-Verbindung 11

2.6 SD-Kartenslot 12

3 Inbetriebnahme 13

3.1 Spannungsversorgung sicherstellen 13

3.2 PCAN-Router Pro FD starten 13

4 Hardwareanpassungen 14

4.1 Alternatives Transceivermodul 14

4.2 Terminierung für einen CAN-Bus anpassen 16

4.3 Knopfzelle für die Echtzeituhr (RTC) wechseln 18

4.4 Stützbatterie einbauen 19

5 Eigene Firmware erstellen 22

6 Firmware-Upload 24

6.1 Systemvoraussetzungen 24

6.2 Hardware vorbereiten 24

6.3 Firmware übertragen 26

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

4

7 Technische Daten 29

Anhang A Optionale Schnittstellen 33

Anhang B CE-Zertifikat 35

Anhang C Maßzeichnung 36

Anhang D Entsorgungshinweis (Batterie) 37

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

5

1 Einleitung

Mit sechs Kanälen verknüpft der PCAN-Router Pro FD den

Datenverkehr moderner CAN-FD- und klassischer CAN-Busse.

Steckbare CAN-Transceiver-Module gestatten eine flexible

Anpassung jedes CAN-Kanals an die jeweiligen Anforderungen.

Darüber hinaus ist der Router mit einem analogen Eingang sowie

vier digitalen I/Os ausgestattet.

Die CAN-Nachrichten können auf dem internen Speicher oder einer

eingesetzten Speicherkarte aufgezeichnet und später über die USB-

Anbindung ausgelesen werden. Mit dem PCAN-Router Pro FD kann

der Datenfluss von Prüfständen und Produktionsanlagen verwaltet,

überwacht und gesteuert werden. Die Umsetzung von CAN auf CAN

FD oder umgekehrt ermöglicht die Integration neuer CAN-FD-

Anwendungen in bestehende CAN-2.0-Netze.

Das Verhalten des PCAN-Router Pro FD kann für spezifische

Anwendungen frei programmiert werden. Die Firmware wird mit

Hilfe des im Lieferumfang enthaltenen Entwicklungspakets mit

GNU-Compiler für C und C++ erstellt und anschließend per CAN auf

das Modul übertragen. Verschiedene Programmierbeispiele, wie

zum Beispiel für Nachrichtenweiterleitung- oder Aufzeichnung,

erleichtern den Einstieg in die Implementierung eigener Lösungen.

1.1 Eigenschaften im Überblick

6 High-Speed-CAN-Kanäle (ISO 11898-2)

 Erfüllen die CAN-Spezifikationen 2.0 A/B und FD

 CAN-FD-Unterstützung für ISO- und Non-ISO-Standard

 CAN-FD-Übertragungsraten für das Datenfeld (max. 64

Bytes) von 40 kbit/s bis zu 12 Mbit/s

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

6

 CAN-Übertragungsraten von 40 kbit/s bis 1 Mbit/s

 NXP CAN-Transceiver TJA1043 mit Wake-Up

 Alternativbestückung der steckbaren Transceiver.

Module auf Anfrage (Details auf Seite 14)

CAN-Anschlüsse D-Sub, 9-polig

CAN-Terminierung schaltbar, gesondert für jeden CAN-Kanal

Wake-Up per separatem Eingang, CAN-Bus oder Real-Time-

Clock

2 Digital-I/Os, jeweils als digitaler Eingang oder Ausgang mit

High-Side-Schalter verwendbar

2 Digital-I/Os, jeweils als digitaler Eingang oder Ausgang mit

Low-Side-Schalter verwendbar

1 analoger Eingang (0 - 33 V)

Aufzeichnung von CAN-Daten und Error-Frames

Interner Speicher: 16 GByte pSCL eMMC

SD-Karten-Steckplatz für zusätzlichen Speicher

USB-Anschluss für das Auslesen der Datenspeicher

(z. B. aufgezeichnete Log-Daten)

Konvertierung der Logging-Daten in verschiedene

Ausgabeformate mit dem Windows-Programm PEAK-Converter

Batteriegepufferte Echtzeituhr (RTC), auch für Wake-Up

verwendbar

Akustischer Signalgeber

Status-LEDs für CAN-Kanäle, Speicherkarten und

Spannungsversorgung

Mikrocontroller STM32F765NIH6 (basiert auf Arm® Cortex®-M7)

32 MByte SDRAM ergänzend zum Mikrocontroller-RAM

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

7

Aluprofilgehäuse mit Flansch

Spannungsversorgung von 8 bis 32 V, Überspannungs- und

Verpolungsschutz

Steckplatz für eine Stützbatterie für definiertes

Ausschaltverhalten (z. B. zur Log-Daten-Sicherung)

Optional auf Anfrage:

Ethernet-Schnittstelle über RJ-45-Buchse oder

BroadR-Reach-Schnittstelle über D-Sub-Anschluss

Erweiterter Betriebstemperaturbereich von -40 bis 85 °C

1.2 Voraussetzungen für den Betrieb

Für die Übertragung der Firmware per CAN wird ein PEAK-CAN-

Interface benötigt

1.3 Lieferumfang

PCAN-Router Pro FD im Aluminiumgehäuse inkl. Gegenstecker

für I/O und Versorgung

USB-Verbindungskabel

Windows-Entwicklungspaket mit GCC ARM Embedded,

Flashprogramm und Programmierbeispielen

Konvertierungssoftware PEAK-Converter für Windows 10, 8.1, 7

(32/64-Bit)

Handbuch im PDF-Format

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

8

2 Anschlüsse

Dieses Kapitel beschreibt die Anschlüsse an der Frontseite des

PCAN-Router Pro FD.

Abbildung 1: Anschlüsse auf der Frontblende

des PCAN-Router Pro FD

Abbildung 2: Beschreibung der Pin-Belegungen

auf dem Gehäusedeckel

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

9

2.1 Spannungsversorgung (Power)

Für den Betrieb des PCAN-Router Pro FD wird eine Spannungs-

quelle mit nominell 12 V Gleichspannung benötigt, 8 bis 32 V sind

möglich. Der Eingang ist elektronisch mit einem Verpol- und

Überspannungsschutz abgesichert.

Hinweis: Im Lieferumfang ist kein Netzteil für die Spannungs-

versorgung des Geräts enthalten. Das Gerät wird nicht über die

USB-Verbindung zum PC versorgt.

Der Anschluss erfolgt über den mitgelieferten Gegenstecker

(3-polig, Typ: Phoenix Contact MC1,5/2-STF-3,81), an den Sie

Kabellitzen festschrauben können. Die Polung ist wie folgt:

Abbildung 3: Power-Anschluss

Funktion Beschreibung

1 Wake-Up 3 bis 32 V DC für Wake-

Up-Signal erforderlich

2 V

b

(8-32 V) Spannungsversorgung

mit 8 bis 32 V DC

3 GND Masse

Pin 1 ist nur bei Transceivern ohne Wake-Up-Funktion (siehe

Abschnitt 4.1) zum Einschalten des Gerätes notwendig.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

10

2.2 CAN über D-Sub-Steckverbinder

Ein High-Speed-CAN-Bus (ISO 11898-2) wird an die 9-polige D-Sub-

Steckverbindung angeschlossen. Die CAN-Belegung entspricht der

Spezifikation CiA® 303-1.

Abbildung 4: Anschlussbelegung High-Speed-CAN

2.3 Ein- und Ausgänge (I/O)

Der I/O-Anschluss verfügt über 4 digitale Ein- und Ausgänge und

einen analogen Eingang. Der Anschluss erfolgt über den

mitgelieferten Gegenstecker (6-polig, Typ: Phoenix Contact

MC1,5/2-STF-3,81), an den Sie Kabellitzen festschrauben können.

Abbildung 5: I/O-Anschluss

Pin Bezeichnung Funktion

1 Digital In/Out 1 Digitaler Ein- und Ausgang 1 (High-Side)

2 Digital In/Out 2 Digitaler Ein- und Ausgang 2 (High-Side)

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

11

Pin Bezeichnung Funktion

3 Digital In/Out 3 Digitaler Ein- und Ausgang 3 (Low-Side)

4 Digital In/Out 4 Digitaler Ein- und Ausgang 4 (Low-Side)

5 GND Masse

6 Analog In 1 Analoger Eingang 1

2.4 Status-LEDs

Beim Anlegen einer Spannungsversorgung leuchtet die Power-LED

grün. Alle weiteren LEDs können mit einer eigenen Firmware

programmiert werden. Mehr Details dazu finden Sie in den

mitgelieferten C-Code-Beispielen.

2.5 USB-Verbindung

Über eine USB-Verbindung mit einem PC kann auf den internen

Speicher und die externe SD-Karte des PCAN-Router Pro FD

zugegriffen werden. Das Betriebssystem auf dem PC bindet die

Speicherkarte in die Dateiverwaltung ein, unter Windows

beispielsweise als Massenspeichergerät. Für das interne und

externe Speichermedium wird nur FAT 32 als Dateisystem

unterstützt. So kann beispielsweise über die USB-Verbindung auf

gespeicherte Traces-Dateien zugegriffen werden.

Hinweis: Ein Zugriff auf die USB-Verbindung über die CPU ist

nicht möglich.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

12

2.6 SD-Kartenslot

Optional kann eine Speicherkarte in den SD-Kartenslot eingelegt

werden. Über die USB-Verbindung kann auf die SD-Karte

zugegriffen werden.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

13

3 Inbetriebnahme

3.1 Spannungsversorgung sicherstellen

Der PCAN-Router Pro FD muss über den Power-Anschluss mit

nominell 12 V (8 bis 32 V möglich) Gleichspannung versorgt

werden.

Hinweis: Wenn Sie eine Stützbatterie einbauen (siehe Abschnitt

4.4) und diese geladen ist, kann das Gerät auch ohne

Spannungsversorgung (z. B. bei Stromausfall) betrieben

werden.

3.2 PCAN-Router Pro FD starten

Der PCAN-Router Pro FD wird beim Anlegen der Versorgungs-

spannung automatisch eingeschaltet (Power-LED leuchtet).

Standardmäßig werden sechs Transceivermodule mit Wake-Up-

Funktion verbaut.

Wenn auf Anfrage andere Transceivermodule ohne Wake-Up-

Funktion eingebaut werden, ist ein externes Wake-Up-Signal über

Pin 1 des Power-Steckers von 3 bis 32 Volt erforderlich (siehe

Abschnitt 4.1).

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

14

4 Hardwareanpassungen

Sie können verschiedene Hardwareanpassungen auf der Platine des

PCAN-Router Pro FD vornehmen:

Alternatives CAN-Transceivermodul verwenden (Abschnitt 4.1)

Terminierung für einen CAN-Bus anpassen (Abschnitt 4.2)

Knopfzelle für die Echtzeituhr (RTC) wechseln (Abschnitt 4.3)

4.1 Alternatives Transceivermodul

Für jeden der sechs CAN-Anschlüsse kann ein alternatives CAN-

Transceivermodul eingesetzt werden. Der PCAN-Transceiver

TJA1043 ist standardmäßig vorinstalliert. Folgende alternative

Module werden unterstützt:

Bestellnr. Name Übertragungs-

standard

Bitrate Wake-

Up

Galvanisch

entkoppelt

IPEH-001001 PCAN-Transceiver

TJA1041

High-Speed-CAN

ISO 11898-2

40 kbit/s bis

1 Mbit/s

ja nein

IPEH-001002

PCAN-Transceiver

PCA82C251

High-Speed-CAN

ISO 11898-2

0 kbit/s bis

1 Mbit/s

nein nein

IPEH-001004 PCAN-Transceiver

TH8056

Single-Wire-CAN

SAE J2411

1,3 kbit/s bis

40 oder

100 kbit/s

ja nein

IPEH-001005

PCAN-Transceiver

TJA1055

Low-Speed-CAN

ISO 11898-3

20 kbit/s bis

125 kbit/s

ja nein

IPEH-001006

PCAN-Transceiver

TJA1044

High-Speed-CAN

ISO 11898-2

25 kbit/s bis

12 Mbit/s

1

nein nein

IPEH-001007 PCAN-Transceiver

TJA1044-ISO

High-Speed-CAN

ISO 11898-2

25 kbit/s bis

12 Mbit/s

1

nein ja

IPEH-001008

Standard

PCAN-Transceiver

TJA1043

High-Speed-CAN

ISO 11898-2

40 kbit/s bis

12 Mbit/s

1

ja nein

1

Mit dem spezifizierten Timing werden laut CAN-Transceiver-Datenblatt nur CAN-FD-

Übertragungsraten bis 5 Mbit/s garantiert.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

15

Abbildung 6: Positionen der Transceivermodule für die sechs CAN-FD-Kanäle

Achtung! Durch elektrostatische Entladung (ESD) können Kom-

ponenten auf der Platine beschädigt oder zerstört werden.

Treffen Sie daher Vorkehrungen zur Vermeidung von ESD.

So wechseln Sie ein Transceivermodul:

1. Trennen Sie das Gerät von der Spannungsversorgung.

2. Entfernen Sie die zwei oberen Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

3. Nur BroadR-Reach®-Schnittstelle:

Entfernen Sie die Befestigungsschrauben des D-Sub-

Anschlusses an der Rückseite des Gehäuses.

4. Ziehen Sie den Gehäusedeckel heraus.

5. Nur bei installierter Stützbatterie:

Entfernen Sie die Stützbatterie.

6. Entfernen Sie die Schraube auf der Platine vom

auszutauschenden Transceivermodul.

7. Ziehen Sie das Modul aus dem Steckplatz der Frontplatine.

8. Stecken Sie das neue Transceivermodul auf den Steckplatz.

9. Befestigen Sie das Modul wieder mit der Schraube.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

16

10. Nur bei installierter Stützbatterie:

Bauen Sie die Stützbatterie wieder ein und sichern Sie diese

mit einem Kabelbinder.

11. Setzen Sie den Gehäusedeckel ein.

12. Nur BroadR-Reach®-Schnittstelle:

Befestigen Sie wieder die Befestigungsschrauben des D-

Sub-Anschlusses an der Rückseite des Gehäuses.

13. Befestigen Sie die vier Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

Beim Neustart des PCAN-Router Pro FD erkennt dieser automatisch

den Typ des eingesetzten CAN-Transceivermoduls und stellt ent-

sprechend den Übertragungsstandard (siehe Tabelle oben) für den

CAN-Kanal ein.

Hinweis: Falls bei einer angepassten Ausstattung ein oder

mehrere Transceivermodule ohne Wake-Up-Funktion installiert

sind, wird ein externes Wake-Up-Signal über Pin 1 des Power-

Steckers benötigt. Erst dadurch wird das Gerät bzw. der

jeweilige Transceiver eingeschaltet.

4.2 Terminierung für einen CAN-Bus

anpassen

Je nach verwendetem CAN-Transceivermodul können Sie mit den

Schalterblöcken eine CAN-Bus-Terminierung für den jeweiligen

Anschluss CAN 1 bis CAN 6 (C1 bis C6) einstellen. Die

Schalterblöcke sind bei Auslieferung auf off gestellt.

Tipp: Wir empfehlen, die Terminierung an der CAN-

Verkabelung vorzunehmen, zum Beispiel mit Terminierungs-

adaptern (z.B. PCAN-Term). So können CAN-Knoten am Bus

flexibel angeschlossen werden.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

17

Abbildung 7: Positionen der Schalterblöcke für die CAN-Terminierung

auf der Frontplatine

Terminierung bei Schalterstellung Art des Transceivers

Aus (off) An (on)

High-Speed-CAN (ISO 11898-2)

Transceiver werkseitig installiert.

keine

120  zwischen

CAN_L und CAN_H

Low-Speed-CAN (ISO 11898-3)

Transceiver nur auf Anfrage

4,7 k für

CAN_L und CAN_H

1,1 k für

CAN_L und CAN_H

Single-Wire-CAN (SAE J2411)

Transceiver nur auf Anfrage

9,1 k für CAN_SW 2,1 k für CAN_SW

Achtung! Durch elektrostatische Entladung (ESD) können Kom-

ponenten auf der Platine beschädigt oder zerstört werden.

Treffen Sie daher Vorkehrungen zur Vermeidung von ESD.

So aktivieren Sie die CAN-Terminierung:

1. Trennen Sie das Gerät von der Spannungsversorgung.

2. Entfernen Sie die zwei oberen Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

3. Ziehen Sie den Gehäusedeckel heraus.

4. Nehmen Sie einen Schlitzschraubenzieher und stellen Sie

den Schalter des gewünschten CAN-Kanals von off auf on.

5. Setzen Sie den Gehäusedeckel ein.

6. Befestigen Sie die vier Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

18

4.3 Knopfzelle für die Echtzeituhr (RTC)

wechseln

Die im PCAN-Router Pro FD eingebaute Echtzeituhr (RTC) wird

durch eine Knopfzelle des IEC-Typs CR1620 (3 V) versorgt, solange

das Gerät ausgeschaltet (ohne Spannungsversorgung) ist.

Abbildung 8: Position der Knopfzelle für die Echtzeituhr auf der Hauptplatine

Eine neue Knopfzelle hält mehrere Jahre. Falls die interne Uhr eine

unerwartete Uhrzeit angibt, entnehmen Sie die Knopfzelle und

messen Sie deren Spannung. Nominell beträgt diese 3,0 Volt. Falls

die gemessene Spannung niedriger als 2,5 Volt ist, sollten Sie die

Knopfzelle austauschen.

Achtung! Durch elektrostatische Entladung (ESD) können Kom-

ponenten auf der Platine beschädigt oder zerstört werden.

Treffen Sie daher Vorkehrungen zur Vermeidung von ESD.

So tauschen Sie die Knopfzelle aus:

1. Trennen Sie das Gerät von der Spannungsversorgung.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

19

2. Entfernen Sie die zwei oberen Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

3. Ziehen Sie den Gehäusedeckel heraus.

4. Nur bei installierter Stützbatterie:

Entfernen Sie die Stützbatterie, bevor Sie die Knopfzelle

austauschen.

5. Hebeln Sie die Knopfzelle vorsichtig aus der Halterung.

6. Legen Sie die neue Knopfzelle ein.

7. Nur bei installierter Stützbatterie:

Setzen Sie die Stützbatterie wieder ein.

8. Setzen Sie den Gehäusedeckel ein.

9. Befestigen Sie die vier Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

4.4 Stützbatterie einbauen

Auf die Platine des PCAN-Router Pro FD kann eine Stützbatterie im

Formfaktor 18650 eingesetzt werden, die gegen Kurzschluss,

Überladung und Tiefentladung (Protection PCB) geschützt sein

muss. So kann beispielsweise der Betrieb während eines

Stromausfalls (Power-LED aus) sichergestellt werden.

Das Wiederaufladen der Stützbatterie muss programmiert werden.

Ein Code-Beispiel (C/C++) dafür finden Sie im mitgelieferten

Entwicklungspaket.

PCAN-Router Pro FD – Benutzerhandbuch

20

Abbildung 9: Position der Stützbatterie auf der Platine

Achtung! Durch elektrostatische Entladung (ESD) können Kom-

ponenten auf der Platine beschädigt oder zerstört werden.

Treffen Sie daher Vorkehrungen zur Vermeidung von ESD.

So bauen Sie die Stützbatterie ein:

1. Trennen Sie das Gerät von der Spannungsversorgung.

2. Entfernen Sie die acht Schrauben an der Front- und

Rückseite des Gehäuses.

3. Nur bei optionaler BroadR-Reach®-Schnittstelle:

Entfernen Sie die zwei Befestigungsschrauben des D-Sub-

Anschlusses an der Rückseite des Gehäuses.

4. Entnehmen Sie die Rückseite und den Gehäusedeckel.

5. Ziehen Sie die Platine in Richtung der Frontseite aus dem

Gehäuse heraus.

6. Legen Sie die Stützbatterie mit integriertem Schutz

(Formfaktor 18650) entsprechend der Polarität ein.

Seite wird geladen ...

PEAK IPEH-002220 Benutzerhandbuch

Dieses Handbuch eignet sich auch für

PEAK IPEH-002220 Benutzerhandbuch

Andere Dokumente